Die CAR-T-Zell-Therapie gehört zu den bedeutendsten Fortschritten in der modernen Onkologie. Patienteneigene T-Lymphozyten werden ex vivo mit einem chimären Antigenrezeptor ausgerüstet, um Tumorzellen gezielt zu erkennen und zu eliminieren. Die Wirksamkeit ist bei bestimmten hämatologischen Neoplasien belegt, insbesondere für refraktäre B-Zell-Malignome. Dennoch bleibt die Erfolgsrate limitiert, da CAR-T-Zellen häufig frühzeitig ihre Funktion verlieren oder durch Apoptose und Erschöpfung inaktiviert werden.
CRISPR-Screening-Plattform CELLFIE zur gezielten Optimierung von CAR-T-Zellen
Forschende des Forschungszentrums für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (CeMM) und der Medizinischen Universität Wien entwickelten die Plattform CELLFIE, ein CRISPR-basiertes Hochdurchsatz-Screening zur systematischen Optimierung von CAR-T-Zellen. Ziel war es, genetische Veränderungen zu identifizieren, die Proliferation, Überleben und Tumorkontrolle der Zellen verbessern. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift 'Nature' publiziert.
Genomweite Analysen und präklinische Validierung von CAR-T-Zellen
Die Studie umfasste 58 genomweite CRISPR-Screenings in primären humanen CAR-T-Zellen. Analysiert wurden zentrale biologische Parameter wie Proliferation, Aktivierung, Zielzellerkennung, Apoptose, gegenseitige Zytotoxizität und Erschöpfung.
Für die Validierung diente ein neu entwickeltes in vivo CROP-seq-Verfahren, das es erlaubte, mehrere Genveränderungen parallel in Xenograft-Modellen menschlicher Leukämie zu untersuchen. Ergänzend kamen kombinatorische Knockout-Analysen sowie saturierende Base-Editing-Analysen zum Einsatz.
RHOG- und FAS-Knockout steigern Wirksamkeit und Ausdauer von CAR-T-Zellen
Die Auswertungen identifizierten mehrere genetische Knockouts mit positiver Wirkung auf die Leistungsfähigkeit von CAR-T-Zellen. Besonders hervorzuheben ist das Ausschalten des Gens RHOG, das in vitro und in vivo konsistent zu verbesserter Expansion, erhöhter Gedächtniszell-Differenzierung und reduzierter Erschöpfung führte. Ein weiteres relevantes Ziel war das FAS-Gen, dessen Inaktivierung die Apoptoserate senkte und das Überleben der Zellen verlängerte.
Die Kombination beider Knockouts – RHOG und FAS – zeigte hochgradig synergistische Effekte: Die modifizierten CAR-T-Zellen vermehrten sich deutlich stärker, blieben länger aktiv und erreichten in Mausmodellen eine verbesserte Tumorkontrolle sowie dauerhafte Remissionen.
CELLFIE schafft Grundlage für die nächste Generation zellbasierter Therapien
CELLFIE stellt die bislang umfassendste funktionelle Genom-Analyse in CAR-T-Zellen dar. Die Plattform ermöglicht nicht nur die Identifikation einzelner Zielgene, sondern auch die systematische Untersuchung synergistischer Knockout-Paare. Zudem erlaubt es die präzise Charakterisierung einzelner Genvarianten mittels Base Editing. Damit liegt ein Werkzeug für eine systematisch gesteuerte Weiterentwicklung zellbasierter Immuntherapien vor.
